CN105500227A - 一种无纺布抛光轴轮 - Google Patents

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张瑜
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Abstract

本发明涉及一种无纺布抛光轴轮，包括同轴设置的轮毂和安装轴，其特征在于，所述轮毂的外壁沿轮毂圆周均匀布设有装配槽，装配槽的方向平行于轮毂轴向方向，装配槽内安装有砂布条，砂布条之间设有无纺布，无纺布上设有磨料层，其中，所述无纺布为高导热阻燃聚丙烯无纺布。本发明结构稳定，使用时纱布条和无纺布交替对工作面进行打磨和抛光，提高了工作效率，导热性能和力学性能优良，适用范围广，可用于金属工件、金属板材、金属管材、不锈钢制品和铝制品等的精磨。

Description

一种无纺布抛光轴轮
技术领域
本发明属于研磨抛光领域，涉及一种无纺布抛光轴轮。
背景技术
机械抛光是表面精整方法之一，一般来说作为零件的毛坯件，其表面是粗糙的，如果使它表面光亮乃至达到镜面要求，就需要用机械加工的方法加以修饰，机械表面抛光是最常用的修饰方法。经过机械表面抛光后的零件再经电镀、阳极处理、喷涂等涂覆后，不但外观光亮美观，而且抗蚀性也有很大提高，随着人们生活水平的提高，对美的追求越来越强烈，机械表面抛光技术应用越来越广泛。机械抛光是将抛光轮装在抛光机上，对零件表面进行加工的过程，抛光可以降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观，消除零件表面缺陷。抛光时，涂有抛光膏的抛光轮高速旋转，零件与抛光轮摩擦产生高温，对工件表面产生滚压和微量切割，使零件塑性提高，在抛光轮的作用下，零件表面产生塑性峦形，突起的部分被压入并流动，凹进的部分被填平，从而使细微不平的表面进一步得到改善。
机械抛光的过程包括粗抛、中抛和精抛，根据抛光物件和所需的抛光效果，需要选择不同的抛光轮。粗抛一般使用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，对基材有一定的磨削作用，能除去粗的磨痕；中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面进一步的加工，它可除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面；精抛是抛光的最后工序，用软轮抛光获得镜面般的光亮表面，它对基材的磨削作用最小。粗抛有钢丝抛光轮、尼龙丝抛光轮、剑麻抛光轮等，精抛有马毛抛光轮、羊毛抛光轮、布轮抛光轮等。
布轮抛光轮是将无纺布、棉布等沿卡盘圆周径向紧密排列而成的，并在布上混入细磨浆料料定型而成。但现有的布轮抛光轮往往存在力学性能并不特别出色而且不具有磨削抛光功能的问题。而且现有的布轮导热性能较差，抛光过程中摩擦产生的热量集聚在抛光轮和零件上，对抛光轮和零件造成损害。另外，布轮上的磨料在抛光过程中随着无纺布、棉布等的磨损四处飞溅，造成很大的污染。
发明内容
本发明根据现有技术的不足，提供一种结构简单，使用方便，导热性能好，抛光效率高的无纺布抛光轴轮。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无纺布抛光轴轮，包括同轴设置的轮毂和安装轴，所述轮毂的外壁沿轮毂圆周均匀布设有装配槽，装配槽的方向平行于轮毂轴向方向，装配槽内安装有砂布条，砂布条之间设有无纺布，无纺布上设有磨料层，其中，所述无纺布为高导热阻燃聚丙烯无纺布。
本发明将纱布条和无纺布结合，在打磨或抛光时，纱布条对工作表面进行粗略的打磨和抛光，无纺布对工作表面进行精抛光，交替进行，从而可提高打磨抛光的工作效率。
作为优选，所述高导热阻燃聚丙烯无纺布包括以下质量百分比的组分：10-23％碳纳米管，7-12％Al(OH)3，3-5％增塑剂，0.6-1.2％抗氧化剂，0.5-0.9％润滑剂，余量为聚丙烯。
碳纳米管(CNTs)因其独特的结构而表现出优异的导热性能、强度和韧性，本发明在无纺布中添加了碳纳米管能增加无纺布的导热性、耐磨性、强度和韧性。添加的Al(OH)3具有良好的导热性，并且Al(OH)3在140-150℃的环境下脱水可以得到γ-Al2O3，水分蒸发带走无纺布中部分热量，无纺布表面温度得以降低，因此也具有阻燃的效果。生成的γ-Al2O3为硬质相，可以增加无纺布的耐磨性。CNTs和Al(OH)3的添加可以减少无纺布表面磨料的使用，从而减少无纺布抛光轴轮在使用过程中因磨料和底胶的飞散造成的环境污染。当CNTs和Al(OH)3含量在上述范围内时，制成的无纺布具有较好的导热性能和力学性能。当CNTs和Al(OH)3含量过少时，CNTs、Al(OH)3与聚丙烯两相之间界面明显，CNTs和Al(OH)3以分散的“孤岛”形式存在，不足以大规模形成导热链与导热网络，因而不能够有效改善复合材料的导热率，并且其力学性能得不到充分的提高；当CNTs和Al(OH)3达到一定含量后，粒子之间容易相互接触发生团聚，从而在聚丙烯基体中形成数量较多的导热链与导热网络，这些导热链与导热网络能够有效地降低复合材料的热阻，大大改善无纺布导热性能。但随着CNTs和Al(OH)3含量的增加，因其刚性的特点，阻碍了聚丙烯分子链段的热运动，在共混物的熔融流动过程中，带有一定的滞后性，作为分散相存在于共混物中，达不到分子水平的混合，所以体系的粘度不断上升，流动性变差，熔融指数变小。在CNTs和Al(OH)3含量较少时，对流动性的影响比较有限。CNTs和Al(OH)3还可作为成核剂，促进聚丙烯晶体的生长，并且使原来的聚丙烯的结晶结构发生变化，形成多重、完善程度不同的结晶结构，扩宽聚丙烯纤维的熔限。但当CNTs和Al(OH)3含量过高时，一部分CNTs和Al(OH)3作为杂质破坏了结晶的形成，原有的完善程度不同的结晶结构受到了破坏，使结晶的完善度有所降低，降低聚丙烯纤维的结晶度和熔限，并且严重影响体系的粘度。添加过氧化剂，可以降低聚丙烯纤维形成时的工作温度，提高熔体流动速度，减少过度降解聚合物的形成，延长纺丝板使用寿命，减少能耗，同时给选择可使用的添加剂更大灵活性。增塑剂可使高分子链之间的距离增大，从而减弱高分子链间的相互作用，链段间相互运动的摩擦力也减弱。加入增塑剂后，聚丙烯的熔融粘度大大降低，润滑剂同样可提高聚丙烯熔体流动性。聚丙烯熔体粘度的降低和流动性的提高有利于后期无纺布纺丝的进行。
作为优选，所述碳纳米管表面包覆有一层厚为20-60nm的β-SiC。
由于CNTs与聚丙烯间存在强烈的界面声子散射，形成的界面热阻使得复合材料的热导率远低于理论值，为此，本发明在CNTs表面包覆一层β-SiC。β-SiC包覆层增强了CNTs与聚丙烯之间的界面相互作用，使CNTs在聚丙烯基体中均匀分散，形成均匀导热网络，克服了界面声子散射，提高了无纺布的热导率。另一方面，β-SiC层能降低CNTs与聚丙烯间的模量失配，也可有效地减少界面声子散射、降低界面热阻。同时β-SiC本身的导热系数高，能有效增加无纺布的导热性和散热性。
作为优选，所述β-SiC为EPDM接枝的纳米β-SiC。
接枝在纳米β-SiC表面的EPDM在纳米β-SiC表面建立了空间位阻稳定层，提高了纳米β-SiC在聚丙烯中的分散稳定性，使纳米β-SiC在聚丙烯中分散均匀，而且EPDM为与聚丙烯极性接近，具有较好的相容性，可以加强纳米β-SiC与聚丙烯的界面结合，增加纳米β-SiC与聚丙烯的相容性。
作为优选，所述EPDM接枝的纳米β-SiC通过等离子体引发接枝聚合的方法制得。由于纳米β-SiC表面活性基团含量少，表面反应活泼性低，导致接枝困难，所以本发明采用等离子体引发接枝聚合的方法进行接枝，首先在纳米β-SiC表面生成活性基团，然后再与EPDM单体进行接触，利用活性基团引发EPDM单体在纳米β-SiC表面进行接枝聚合反应，接枝后EPDM与纳米β-SiC表面结合紧密，形成的表面膜性能优良、密实、没有针孔。
作为优选，所述Al(OH)3为通过钛酸酯偶联剂改性的微米Al(OH)3和纳米Al(OH)3的混合，其中，微米Al(OH)3的质量百分比为30-50％，粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3的质量百分比为50-70％，粒径为70-250nm。
Al(OH)3粒径较小，表面能较高，易集聚成为较大的团聚体，难以在聚丙烯中均匀分散，因此需要对其进行预分散处理。适当含量的钛酸酯偶联剂的加入发挥了“桥连”的重要作用，使Al(OH)3粒子能很好的在聚丙烯中分散，避免Al(OH)3粒子的团聚，大大增加了Al(OH)3体与聚丙烯的相容性。
同时，本发明选用不同粒径的Al(OH)3进行混合搭配，微米Al(OH)3具有较好地减弱或消除裂纹扩展力的作用，有利于聚丙烯无纺布强度、韧性和耐磨性能的提高，纳米Al(OH)3有较大的几率在体系中相互接触，从而形成有效的导热链，有利于聚丙烯无纺布导热性能的提高，二者共同作用，提高无纺布的整体性能。
作为优选，对Al(OH)3进行改性时，钛酸酯偶联剂的添加量为Al(OH)3质量的0.6-1.0％，改性时间20-30min、改性温度100-110℃。
作为优选，所述无纺布通过熔融静电纺丝的方法制成，纺丝电压23-27kV，纺丝温度150-190℃。
本发明采用熔融静电纺丝法制备聚丙烯无纺布，通过加热使聚丙烯处于熔融状态进行静电纺丝，产生的超细聚丙烯纤维具有密度小、强力高、耐化学腐蚀、比表面积极大等独特的优良性能。在制备过程中不使用溶剂，经济、环保、安全。电场力是静电纺丝时将射流牵伸拉细的主要作用力，故纺丝电压的大小是影响最终所纺纤维直径的主要工艺参数，纺丝电压的增大会加大纺丝射流受到的电场力，射流“下冲”的速度和加速度会更大，最终促使纤维的平均直径减小。纺丝熔体温度会影响聚丙烯熔体的流动性能和黏度，进而影响最终所纺纤维的形貌和直径。
作为优选，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三(2-乙基己酯)(TOTM)、聚酯和邻苯二甲酸烷基苄酯中的一种或多种。
作为优选，本发明通过底胶在无纺布上植入磨料层，进一步优选，本发明在底胶上通过静电植砂的方式植入磨料，形成磨料层。静电植砂是靠静电电场力将磨料中的刚性颗粒吸到底胶上的，电场力的作用点作用在刚性颗粒重心，因此刚性颗粒的大头朝里，小头尖头朝外，大头被胶牢牢地粘在带基上，尖头朝外则砂纸砂布磨削锋利，符合涂附磨具的使用要求。
作为优选，所述装配槽为燕尾型或弧形凹槽，所述纱布条的一端设有安装端头，端头的形状为与装配槽配合的燕尾形或弧形，燕尾型或弧形的装配槽使无纺布可以卡设在装配槽内，结构稳定，不易脱落。
作为优选，所述砂布条呈弯曲状，无纺布设置在两个弯曲的纱布条之间结构更稳定，不易脱落。
作为优选，所述轮毂的一端设有垫板，安装轴垂直安装在垫板上，垫板与一部分纱布条和无纺布垂直接触，起到了一定的稳定结构的作用，安装轴与垫板可为一体化设计。
作为优选，所述砂布条通过胶黏剂固定卡设在装配槽内，无纺布通过胶黏剂固定在两个装配槽形成的突起上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：纱布条卡设在装配槽内，并且无纺布位于呈弯曲状的纱布条之间，不易脱落，结构稳定，无纺布采用改进的聚丙烯无纺布制成，具有良好的导热性能和耐磨性，可将抛光产生的热量及时传导出去，防止热量集聚对抛光零件产生不良影响，延长抛光轮的使用寿命。使用时，纱布条和无纺布交替对工作面进行打磨和抛光，提高了工作效率，适用范围广，可用于金属工件、金属板材、金属管材、不锈钢制品和铝制品等的精磨。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明中轮毂的立体结构示意图。
图3为本发明未安装垫板状态时的立体结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，一种无纺布抛光轴轮，包括同轴设置的轮毂1和安装轴2，轮毂1的一端设有垫板3，安装轴2垂直安装在垫板3上，安装轴2与垫板3可为一体化设计。轮毂1的外壁沿轮毂1圆周均匀布设有装配槽4，装配槽4的方向平行于轮毂1轴向方向，装配槽4为燕尾型或弧形凹槽，方便安装，也使结构更加稳定。
装配槽4内安装有砂布条5，纱布条的一端设有安装端头，端头的形状为与装配槽4配合的燕尾形或弧形，燕尾型或弧形的装配槽4使无纺布可以卡设在装配槽4内，结构稳定，不易脱落。砂布条5之间设有无纺布6，无纺布6为高导热阻燃聚丙烯无纺布，在无纺布6上涂覆有底胶通过植砂的方式植入磨料，形成磨料层。
砂布条5呈弯曲状，无纺布6设置在两个弯曲的纱布条之间结构更稳定，不易脱落。纱布条5和无纺布6结合，在打磨或抛光时，纱布条对工作表面进行粗略的打磨和抛光，无纺布6对工作表面进行精抛光，交替进行，从而可提高打磨抛光的工作效率。砂布条5通过胶黏剂固定卡设在装配槽4内，无纺布6通过胶黏剂固定在两个装配槽4形成的突起上。同时垫板3与一部分纱布条和无纺布6垂直接触，起到了一定的稳定结构的作用。
高导热阻燃聚丙烯无纺布包括以下质量百分比的组分：10-23％碳纳米管，7-12％Al(OH)3，3-5％增塑剂，0.6-1.2％抗氧化剂，0.5-0.9％润滑剂，余量为聚丙烯。
碳纳米管表面包覆有一层厚为20-60nm的β-SiC。
β-SiC为EPDM接枝的纳米β-SiC。
EPDM接枝的纳米β-SiC通过等离子体引发接枝聚合的方法制得。
Al(OH)3为通过钛酸酯偶联剂改性的微米Al(OH)3和纳米Al(OH)3的混合，其中，微米Al(OH)3的质量百分比为30-50％，粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3的质量百分比为50-70％，粒径为70-250nm。
对Al(OH)3进行改性时，钛酸酯偶联剂的添加量为Al(OH)3质量的0.6-1.0％，改性时间20-30min、改性温度100-110℃。
无纺布通过熔融静电纺丝的方法制成，纺丝电压23-27kV，纺丝温度150-190℃。
增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、偏苯三酸三(2-乙基己酯)(TOTM)、聚酯和邻苯二甲酸烷基苄酯中的一种或多种。(其实这里只要写部分图中所示的结构部分就行了，没有必要再进行一步描述)
下面通过具体实施例对本发明中的无纺布6作进一步解释。
实施例1
在碳纳米管表面包覆一层厚为20nm的β-SiC，然后通过等离子体引发接枝聚合的方法在碳纳米管表面包覆的β-SiC上接枝EPDM，得到改性的碳纳米管；
在30％w/w的微米Al(OH)3和70％w/w纳米Al(OH)3的混合物中加入0.6％w/w的钛酸酯偶联剂，在100℃下处理20min，得到改性的Al(OH)3，微米Al(OH)3粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3粒径为70-250nm；
将10％w/w改性的碳纳米管、7％w/w改性的Al(OH)3、3％w/w增塑剂DOP、0.6％w/w抗氧化剂、0.5％w/w润滑剂和78.9％w/w聚丙烯混合，进行熔融静电纺丝，纺丝电压23kV，纺丝温度150℃，制成无纺布6。
实施例2
在碳纳米管表面包覆一层厚为30nm的β-SiC，然后通过等离子体引发接枝聚合的方法在碳纳米管表面包覆的β-SiC上接枝EPDM，得到改性的碳纳米管；
在40％w/w的微米Al(OH)3和60％w/w纳米Al(OH)3的混合物中加入0.75％w/w的钛酸酯偶联剂，在105℃下处理25min，得到改性的Al(OH)3，微米Al(OH)3粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3粒径为70-250nm；
将16％w/w改性的碳纳米管，8％w/w改性的Al(OH)3、3.5％w/w增塑剂TOTM、0.8％w/w抗氧化剂、0.7％w/w润滑剂和71％w/w聚丙烯混合，进行熔融静电纺丝，纺丝电压24kV，纺丝温度160℃，制成无纺布6。
实施例3
在碳纳米管表面包覆一层厚为48nm的β-SiC，然后通过等离子体引发接枝聚合的方法在碳纳米管表面包覆的β-SiC上接枝EPDM，得到改性的碳纳米管；
在50％w/w的微米Al(OH)3和50％w/w纳米Al(OH)3的混合物中加入0.9％w/w的钛酸酯偶联剂，在106℃下处理27min，得到改性的Al(OH)3，微米Al(OH)3粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3粒径为70-250nm；
将18％w/w改性的碳纳米管、10％w/w改性的Al(OH)3、4％w/w增塑剂邻苯二甲酸烷基苄酯、1.0％w/w抗氧化剂、0.8％w/w润滑剂和66.7％w/w聚丙烯混合，进行熔融静电纺丝，纺丝电压25kV，纺丝温度170℃，制成无纺布6。
实施例4
在碳纳米管表面包覆一层厚为60nm的β-SiC，然后通过等离子体引发接枝聚合的方法在碳纳米管表面包覆的β-SiC上接枝EPDM，得到改性的碳纳米管；
在35％w/w的微米Al(OH)3和65％w/w纳米Al(OH)3的混合物中加入1.0％w/w的钛酸酯偶联剂，在110℃下处理30min，得到改性的Al(OH)3，微米Al(OH)3粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3粒径为70-250nm；
将23％w/w改性的碳纳米管、12％w/w改性的Al(OH)3、5％w/w增塑剂DOP、1.2％w/w抗氧化剂、0.9％w/w润滑剂和57.9％w/w聚丙烯混合，进行熔融静电纺丝，纺丝电压27kV，纺丝温度190℃，制成无纺布6。
对比例1
无纺布6为普通聚丙烯无纺布。
对比例2
无纺布6中添加有普通碳纳米管，其余均与实施例1相同。
对比例3
无纺布6中未添加Al(OH)3，其余均与实施例1相同。
将本发明实施例1-4中的金属丝的性能与对比例1-3中金属丝的性能进行比较，比较结果如表1所示。
表1：动模和静模的性能的比较
综上所述，本发明设计合理，操作方便，结构紧凑坚固，纱布条卡设在装配槽内，并且无纺布位于呈弯曲状的纱布条之间，不易脱落，结构稳定，无纺布采用改进的聚丙烯无纺布制成，具有良好的导热性能和耐磨性，可将抛光产生的热量及时传导出去，防止热量集聚对抛光零件产生不良影响，有利于延长抛光轮的使用寿命，并且可以减少无纺布的磨损和无纺布上磨料的使用，从而减少抛光轮使用时造成的污染。使用时，纱布条和无纺布交替对工作面进行打磨和抛光，提高了工作效率，适用范围广，可用于金属工件、金属板材、金属管材、不锈钢制品和铝制品等的精磨。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种无纺布抛光轴轮，包括同轴设置的轮毂和安装轴，其特征在于，所述轮毂的外壁沿轮毂圆周均匀布设有装配槽，装配槽的方向平行于轮毂轴向方向，装配槽内安装有砂布条，砂布条之间设有无纺布，无纺布上设有磨料层，其中，所述无纺布为高导热阻燃聚丙烯无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述高导热阻燃聚丙烯无纺布包括以下质量百分比的组分：10-23％碳纳米管，7-12％Al(OH)3，3-5％增塑剂，0.6-1.2％抗氧化剂，0.5-0.9％润滑剂，余量为聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述碳纳米管表面包覆有一层厚为20-60nm的β-SiC。
4.根据权利要求3所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述β-SiC为EPDM接枝的纳米β-SiC。
5.根据权利要求2所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述Al(OH)3为通过钛酸酯偶联剂改性的微米Al(OH)3和纳米Al(OH)3的混合，其中，微米Al(OH)3的质量百分比为30-50％，粒径为5-20μm，纳米Al(OH)3的质量百分比为50-70％，粒径为70-250nm。
6.根据权利要求2所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述无纺布通过熔融静电纺丝的方法制成，纺丝电压23-27kV，纺丝温度150-190℃。
7.根据权利要求1所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述装配槽为燕尾型或弧形凹槽，所述纱布条的一端设有安装端头，端头的形状为与装配槽配合的燕尾形或弧形。
8.根据权利要求1所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述砂布条呈弯曲状。
9.根据权利要求1所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述轮毂的一端设有垫板，安装轴垂直安装在垫板上。
10.根据权利要求1所述的一种无纺布抛光轴轮，其特征在于，所述砂布条通过胶黏剂固定卡设在装配槽内，无纺布通过胶黏剂固定在两个装配槽形成的突起上。
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